(57)【要約】【課題】運転者の操舵トルクが極低トルク域であっても安定した操舵アシスト制御を達成可能なパワーステアリング装置を提供すること。【解決手段】パワーステアリング装置において、第２操舵制御手段の出力信号をフィルタリング処理する時定数可変のローパスフィルタと、ローパスフィルタの時定数を選択する時定数選択手段とを設け、時定数選択手段は、トルク検出手段により検出された操舵トルクと操舵速度検出手段により検出された操舵速度の出力方向が一致するときは第１時定数を選択し、出力方向が異なるときは少なくとも第１時定数よりも小さな第２時定数を選択することとした。【選択図】        図４
2005007990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
少なくとも検出された操舵トルク信号に基づいてアシストトルクを付与する第１操舵制御手段と、
ステアリング中立位置に復帰する戻し制御時に、前記アシストトルクに対抗するダンピングトルクを付与する第２操舵制御手段と、
第１操舵制御手段の出力と第２操舵制御手段の出力を加算することにより所望とする目標アシストトルクを演算する目標アシストトルク演算手段と、
を備えたパワーステアリング装置において、
前記第２操舵制御手段の出力信号をフィルタリング処理する時定数可変のローパスフィルタと、
操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、
前記ローパスフィルタの時定数を選択する時定数選択手段と、
を設け、
前記時定数選択手段は、前記トルク検出手段により検出された操舵トルクと前記操舵速度検出手段により検出された操舵速度の出力方向が一致するときは第１時定数を選択し、出力方向が異なるときは少なくとも前記第１時定数よりも小さな第２時定数を選択することを特徴とするパワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクセンサの出力に基づき電動モータを駆動することで操舵アシストするパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動パワーステアリング装置にあっては、ステアリングの切込み時には、アシストトルクを出力する切込み操舵制御を実行する。また、ステアリング戻し時には、戻し方向にアシストトルクを出力すると共に、戻しすぎを防止するダンピングトルクを戻し方向と逆方向に付与する戻し操舵制御を実行する。この切込み操舵制御から戻し操舵制御の切換は、操舵トルクと舵角速度の符号の一致から不一致への移行時とする技術が特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２６４８３３号公報（第３頁右中段、図２参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置にあっては、操舵トルクが０付近、すなわち、運転者がさほど操舵トルクを入力していない場合であっても、符号が切り換わる際には、切込み操舵制御と戻し操舵制御を頻繁に切り換えるため、運転者に違和感を与えるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、運転者の操舵トルクが極低トルク域であっても安定した操舵アシスト制御を達成可能なパワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため請求項１記載の発明では、第２操舵制御手段の出力信号をフィルタリング処理する時定数可変のローパスフィルタと、操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、ローパスフィルタの時定数を選択する時定数選択手段とを設け、時定数選択手段は、検出された操舵トルクと検出された操舵速度の出力方向が一致するときは第１時定数を選択し、出力方向が異なるときは少なくとも第１時定数よりも小さな値の第２時定数を選択することとした。
【０００７】
例えば、操舵トルクの符号と操舵速度の出力方向が一致するステアリング切込み時はダンピングトルクは０が出力され、第１操舵制御手段のみによるアシストトルクが出力される。一方、操舵トルクの符号と操舵速度の出力方向が異なるステアリング戻し時は、第１操舵制御手段によるアシストトルクに加え（実際は減算される）、舵角速度や車速に応じたダンピングトルクが出力される。このとき、ステアリング戻し時と判断されたときは、小さな値の第２時定数を選択することで、算出されたダンピングトルクを応答良く出力する。
【０００８】
一方、ステアリング切込み時となったときは第２時定数よりもカットオフ周波数の小さな第１時定数を選択する。このとき、ダンピングトルク自体は０と算出されたとしても、発生しているダンピングトルクをなだらかに減少させつつ出力することとなる。
【０００９】
よって、トルク信号の出力方向が頻繁に切り換わり、第２操舵制御手段の算出するダンピングトルクが振動したとしても、出力信号がなだらかに切り換えられる。よって、安定したダンピングトルクを出力することが可能となり、運転者に違和感を与えることなく安定した操舵制御を実現することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるパワーステアリング装置の全体構成を表すシステム図である。まず、構成について説明すると、ステアリングホイール１に連結されたステアリングシャフト２には、ラックアンドピニオン式ギア機構３が設けられ、ステアリングホイール１の操舵に応じて操舵輪７を操行する。また、ステアリングシャフト２には、運転者の操舵力をアシストするパワーステアリング機構５が設けられている。
【００１１】
パワーステアリング機構５は、電動モータ６の回転をステアリングシャフト２に設けられた減速機構に伝達する。運転者がステアリングホイール１を操作すると、操作方向に応じて電動モータ６の回転方向が切り換えられ、運転者の操舵力をアシストする。
【００１２】
また、ステアリングシャフト２には、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ１２が設けられている。
【００１３】
コントロールユニット１０には、トルクセンサ１２からの操舵トルク信号が入力される。この入力された信号に基づいて、電動モータ６へ指令信号を出力する。
【００１４】
図２はコントロールユニット１０内の構成を表すブロック図である。入力されたトルク信号に基づいて、電動モータ６の目標電流を演算する操舵制御部３１、実際のモータ電流及び目標電流の偏差に基づいて指令電圧を出力するモータ制御部３２、指令された電圧を電動モータ６へ出力する駆動回路３３から成る。
【００１５】
図３は操舵制御部３１の制御構成を表すブロック図である。
基本アシストトルク算出部１０１では、複数の車速域毎に操舵トルクを基本指令電流値に変換するためのマップを備えており、操舵トルク及び車速に基づいて、基本指令電流値を算出する。
【００１６】
微分補正トルク算出部１０２では、トルクセンサ１２からの操舵トルクを微分する。そして、運転者の操舵に対して電動モータ６の慣性力を補償するための慣性補償電流値を、操舵トルク微分値及び車速に基づいて算出する。
【００１７】
ハンドル戻しトルク算出部１０３では、ステアリングを切り戻す際に、中立位置に戻ることを補償するために、操舵速度及び車速に基づいて、ハンドル戻し電流値を算出する。
【００１８】
ダンピング補正トルク算出部１０４では、ステアリング操作に対して抵抗を付与することを補償するために、操舵速度及び車速に基づいて、操舵速度と反対方向に作用するダンピング電流値を算出する。
【００１９】
上記各算出部で算出された電流値を加減し、モータ電流指令値を算出する。この算出されたモータ電流指令値は、モータ電流リミット処理部１０５において、電動パワーステアリング装置の作動状態などにより、モータ電流指令値に制限を加える。この制限されたモータ電流指令値が最終的な指令値としてモータ制御部３２に出力される。
【００２０】
図４はダンピング補正トルク算出部１０４の制御内容を表すブロック図である。絶対値処理部４１では、舵角速度αの絶対値化を行う。ダンピング算出部４２では、絶対値化された舵角速度に応じたダンピングトルクを算出する。車速ゲイン算出部４３では、車速に応じたゲインを算出する。トルク符号処理部４４では、トルクセンサ１２の値を符号化する。ここで、トルクセンサ１２の符号は、操舵トルクの出力方向を表しており、符号の正、負はそれぞれステアリングの右方向、左方向に対応している。舵角速度符号処理部４５では、舵角速度の値を符号化する。ここで、舵角速度の符号は、舵角速度の出力方向のことを表しており、符合の正、負はそれぞれ舵角速度の右方向、左方向に対応している。
【００２１】
戻し判定部４６では、トルク符号処理部４４及び舵角速度符号処理部４５から入力された符号が一致しているかどうかを判断し、一致しているときは１を出力し、一致していないときは０を出力する。ダンピングトルク切換部４７では、戻し判定部４６の判定結果に基づいて、舵角速度α及び車速に基づいて算出されたダンピングトルク値をそのまま出力するか、０として出力するかを切り換える。時定数選択部４８では、より大きな時定数（小さなカットオフ周波数）τ１、より小さな時定数（大きなカットオフ周波数）τ２に設定する。時定数τとカットオフ周波数ｆとの間にはτ＝１／２πｆの関係が成り立つ。ＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理部４９では、ダンピングトルク切換部４７と時定数選択部４８において設定された時定数に基づいてフィルタリングを行い、最終的なダンピング補正トルク値を決定する。
【００２２】
上述の制御構成により、最終的に決定されたダンピング補正トルク値は、実際の操舵方向とは逆向きのトルク指令値として出力される。
【００２３】
図５はダンピング補正の制御内容を表すフローチャートである。
ステップ２０１において、舵角速度αの読込み及び絶対値化を行い、ステップ２０２へ進む。
【００２４】
ステップ２０２において、車速Ｖの読込みを行い、ステップ２０３へ進む。
【００２５】
ステップ２０３において、ダンピング補正トルクの算出を行い、ステップ２０４へ進む。
【００２６】
ステップ２０４において、操舵トルクの符号化処理を行い、ステップ２０５へ進む。
【００２７】
ステップ２０５において、舵角速度の符号化処理を行い、ステップ２０６へ進む。
【００２８】
ステップ２０６において、操舵トルクの符号が舵角速度の符号に等しいかどうかを判断し、等しい場合はステップ２０７へ進み、異なる場合はステップ２０８へ進む。
【００２９】
ステップ２０７において、切込み状態と判断した場合は、時定数τ１（カットオフ周波数１Ｈｚ）を選択し、ステップ２０９へ進む。
【００３０】
ステップ２０８において、切戻し状態と判断した場合は、時定数τ２（カットオフ周波数５Ｈｚ）を選択し、ステップ２０９へ進む。
【００３１】
ステップ２０９において、選択された時定数に基づくＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理を行い、本制御フローを終了する。
【００３２】
上記制御内容について、図６のタイムチャートに基づいて説明する。図６（ａ）は操舵トルクの符号と舵角速度の符号のみで操舵状態を判定した場合（従来技術）を表し、図６（ｂ）は本実施例制御によって操舵状態を判定した場合を表す。
【００３３】
（従来技術における操舵制御）
図６（ａ）のタイムチャートに基づいて説明する。
時刻Ｔ１において、操舵トルクの符号と舵角速度の符号が異なるため、戻し状態と判定され、ダンピングトルクを付与する戻し制御が実行される。
時刻Ｔ２において、ダンピングトルク付与によって運転者は操舵方向と逆向きのトルクを感じ、操舵方向と同じ向きに再度トルクを付与する。このとき、操舵トルクの符号が舵角速度の符号と一致するため、ダンピングトルクが０となる。
時刻Ｔ３では、付与されたダンピングトルクが突然０となるため、再び操舵トルクの符号が舵角速度の符号と不一致となり、再び戻し制御を行う。
時刻Ｔ４では、再び操舵トルクの符号が舵角速度の符号と同じであるため、通常制御を行う。このように、頻繁に制御が切り換えられ、ダンピングトルクに起因する振動が、運転者に違和感を与えてしまう。
【００３４】
（本願発明における操舵制御）
図６（ｂ）のタイムチャートに基づいて説明する。
時刻Ｔ１において、ステップ２０６において操舵トルクの符号が舵角速度の符号と異なると判断されるため、ステップ２０８へ進む。ステップ２０８において切戻し状態と判断し、時定数τ２（カットオフ周波数５Ｈｚ）を選択する。よって、算出されたダンピングトルクを素早く出力する。
【００３５】
時刻Ｔ２では、ステップ２０６において操舵トルクの符号が舵角速度の符号と同じと判断されるため、ステップ２０７へ進む。ステップ２０７において、切込み状態と判断し、時定数τ１（カットオフ周波数１Ｈｚ）を選択する。このとき、ダンピングトルクは０と出力されるが、時定数τ１が設定されているため、一旦設定されたダンピングトルクが徐々に減少することとなる。よって、急激にダンピングトルクが減少することが無く、運転者に違和感を与えることがない。
【００３６】
このように、従来技術の操舵制御と比較した場合、ダンピングトルクが急激に減少することに起因する振動を防止しているため、操舵トルクの符号が頻繁に切りかわることなく、安定した操舵を実現できているのが分かる。
【００３７】
以上説明したように、実施の形態１においては、戻し判定において、操舵トルクの符号が舵角速度の符号と同じ場合は切込み状態、異なる場合は切戻し状態と判断し、切込み状態と切戻し状態とで時定数（カットオフ周波数）を可変としている。
【００３８】
例えば、切戻し初期においてダンピング補正されたときに運転者が手で戻し方向にトルクを付与した場合、ダンピング補正量が急激に低下して実質切込み状態となり、切戻しから切込みへの急激な変化による振動が起こる。この振動は、運転者に違和感を与える。それに対し、本実施の形態のように切込み状態と切戻し状態とで時定数を可変としたとき、切戻し状態のようにダンピング補正が必要な場合には小さな時定数τ２（＝大きなカットオフ周波数）を選択して素早くダンピングトルクを与える。この状態で操舵トルクの符号が切り換わり、切込み時と判断され、ダンピングトルクが０となった場合でも、大きな時定数τ１（＝小さなカットオフ周波数）を選択し、徐々にダンピングトルクを減少させることで、ダンピングトルクの急変に起因する振動を防止することが可能となる。よって、安定した操舵制御を達成することができる。
【００３９】
尚、本実施の形態では、時定数を２種類備え、制御切換時に時定数を選択する構成としたが、この構成に限られるものではなく、例えば車速や操舵速度に応じて時定数を可変としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるパワーステアリング装置の全体構成を表す概略図である。
【図２】実施の形態１におけるコントロールユニット内の構成を表すブロック図である。
【図３】実施の形態１におけるトルク算出部の制御内容を表す図である。
【図４】実施の形態１におけるダンピング補正の制御内容を表すブロック図である。
【図５】実施の形態１におけるＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理の制御内容を表すフローチャートである。
【図６】実施の形態１におけるＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理の制御内容を表すタイムチャートである。
【符号の説明】
１        ステアリングホイール
２        ステアリングシャフト
３        ギア機構
５        パワーステアリング機構
６        電動モータ
７        操舵輪
１０        コントロールユニット（ＳＢＷＣＵ）
１２        トルクセンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005007990.tif 000007
【図６】
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